本發(fā)明涉及一種適用于高溫地區(qū)的定形相變儲熱降溫路面材料的制備方法及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

瀝青路面由于具有良好的平整度、舒適性、低噪音、行車舒適、耐磨、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。在我國高等級路面中，瀝青路面占有率高達(dá)90％。然而，瀝青混合料是一種粘彈性材料，其抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)力隨著溫度升高而顯著降低。我國夏季普遍高溫，瀝青極易達(dá)到軟化點(diǎn)，導(dǎo)致高溫失穩(wěn)破壞，其中以車轍為主要破壞形式?，F(xiàn)有的解決措施大多為使用改性瀝青、采用骨架型集料級配等“被動”型措施，不僅大幅增加了成本，而且無法從根本上解決瀝青路面高溫車轍的問題。尋找一種成本低廉、降溫效果好的解決措施是亟待解決的問題。

中國專利cn101029216a“一種自調(diào)溫公路相變材料及生產(chǎn)方法”，提出一種由脂肪酸、硫酸鉀、殼聚糖、聚丙烯酰胺、漂珠、水鎂石、葉蠟石、有機(jī)硅乳液、石蠟和氫氧化鈉十種材料按一定質(zhì)量比例復(fù)合而成的相變材料，從理論上分析了調(diào)溫機(jī)理，但并未提到如何應(yīng)用到公路中。cn103508701a“一種復(fù)合相變降溫瀝青路面材料”，提出由粗集料、細(xì)集料、填料、無促凝劑二氧化硅定形復(fù)合相變材料、纖維和瀝青或改性瀝青按一定質(zhì)量比例制得熱拌瀝青混合料。其采用溶膠凝膠法制備相變復(fù)合材料，制備周期長，應(yīng)力松弛，其相變材料載體為二氧化硅，但其容留率低，滲漏率高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。以上兩種材料制得的相變材料均未進(jìn)行有效封裝，其相變材料易發(fā)生滲漏，極大地影響了相變?yōu)r青混合料的工作性能。另外，以上兩種專利并未闡述摻定形相變材料的瀝青混合料的動穩(wěn)定度、強(qiáng)度等路用性能的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于高溫地區(qū)瀝青路面的定形相變隔熱降溫材料的制備方法及其應(yīng)用方法，解決瀝青路面車轍問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于高溫地區(qū)瀝青路面的定形相變隔熱降溫材料的制備方法及其應(yīng)用方法，包含如下步驟：

1.膨脹珍珠巖的膨脹

將珍珠巖原礦在在400℃的溫度環(huán)境下預(yù)熱5分鐘后，保證含水率達(dá)到膨脹要求(≤1％)，再在1000℃下焙燒30min，冷卻后破碎，過篩的粒徑小于200目。

2.二元定型復(fù)合相變材料的制備

①按相變材料a：相變材料b：礦物基＝2:3:2.5的質(zhì)量比稱取，其中所述的相變材料a為硬脂酸，相變材料b為棕櫚酸，所述礦物基為步驟1制得的膨脹珍珠巖；

②首先將膨脹珍珠巖置于120℃干燥箱中干燥1h，以質(zhì)量硬脂酸：棕櫚酸：膨脹珍珠巖＝2:3:2.5放入錐形瓶內(nèi)，置于磁力攪拌鍋中，保持90℃下水浴攪拌30min，使相變材料融解并與礦物基充分拌勻；

③30min后，打開循環(huán)水式真空泵，使錐形瓶內(nèi)壓力抽空至0.01兆帕。1小時后，完成真空吸收；

④關(guān)閉真空泵，移除錐形瓶活塞，氣壓從0.01兆帕恢復(fù)至大氣壓；

⑤30min后，關(guān)閉磁力攪拌鍋；

⑥將復(fù)合定形相變材料置于濾紙上在90℃恒溫干燥箱中過濾24小時以濾去多余相變材料，完成制備。

3.上述定形相變隔熱降溫材料的應(yīng)用方法如下：

按各原材料所占質(zhì)量比為：粗集料70％～80％，細(xì)集料9％～20％，礦粉8％～13％，二元定形復(fù)合相變材料4％～8％，瀝青4.7％～5.4％，纖維0.4％～0.6％，準(zhǔn)備材料備用。

上述粗集料、細(xì)集料為石灰?guī)r或花崗巖等，礦粉為石灰石礦粉，二元定形復(fù)合相變材料為硬脂酸+棕櫚酸/膨脹珍珠巖，復(fù)合相變材料磨細(xì)過100目篩，瀝青為70#基質(zhì)瀝青，纖維為玄武巖纖維。

將集料、礦粉、纖維置于155℃烘箱中，烘干至恒重，時間需小于6小時，用恒溫烘箱將瀝青加熱至165℃，加入到已預(yù)熱好的粗細(xì)集料中，用拌和機(jī)拌和60s，加入礦粉與相變材料，繼續(xù)拌和180s，制得瀝青混合料。

將上述混合料按試驗(yàn)規(guī)程要求壓實(shí)成型試件，養(yǎng)護(hù)脫模后，得瀝青路面用定形相變隔熱降溫材料，按照標(biāo)準(zhǔn)方法壓實(shí)成型馬歇爾試件。

本發(fā)明具有以下顯著效果

1、該方法工藝簡單、成本低廉、適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

2、采用硬脂酸+棕櫚酸制得二元相變材料，其相變溫度適中，儲熱大，降溫效果明顯，采用膨脹珍珠巖為載體，其負(fù)載率高，能充分發(fā)揮相變材料的特性。

3、采用真空浸漬法，有效地解決了相變材料滲漏的問題

4、本發(fā)明可在夏季高溫時吸熱降低路表溫度，在冬季低溫時放熱降低瀝青材料的溫度敏感性，提高高溫穩(wěn)定性，有效解決高溫車轍問題，延長了路面壽命。

5、由于膨脹珍珠巖具有良好的隔熱性，可有效阻擋熱量向路面基層和路基的傳遞，有利于減小路面路基整體性能受高溫影響。

附圖說明

圖1和圖2是本發(fā)明以實(shí)施例3制得的膨脹珍珠巖定形復(fù)合相變材料。

從圖1中可以明顯看出膨脹珍珠巖其呈膨松絮狀結(jié)構(gòu)，具有高孔隙率。圖2中相變材料和膨脹珍珠巖復(fù)合，保證了相變材料的不易泄露。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例僅為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)容所述的任一種方式實(shí)施，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

定形相變隔熱降溫材料由以下物質(zhì)組成：粗集料70％，細(xì)集料10％，礦粉9％，二元定形復(fù)合相變材料5.7％，瀝青4.9％，纖維0.4％

粗集料、細(xì)集料為石灰?guī)r，二元定形復(fù)合相變材料為硬脂酸+棕櫚酸/膨脹珍珠巖，所述瀝青為70#基質(zhì)瀝青，所述礦粉為石灰石粉，所述纖維為玄武巖纖維

二元定形復(fù)合相變材料的制備方法為：將膨脹珍珠巖置于干燥箱中干燥5h，以質(zhì)量比硬脂酸：棕櫚酸：膨脹珍珠巖＝2:3:2.5將相變材料、礦物基放入錐形瓶內(nèi)，置于磁力攪拌鍋中，保持90℃下水浴攪拌。30min后將循環(huán)水式真空泵打開，錐形瓶內(nèi)壓力抽空至0.01兆帕。1小時后，完成真空吸收。關(guān)閉真空泵，移除錐形瓶活塞。30min后，關(guān)閉磁力攪拌鍋，將復(fù)合相變材料置于濾紙上在90℃恒溫干燥箱中過濾24小時。自然冷卻后磨細(xì)過100目篩，備用。

上述定形相變隔熱降溫材料的應(yīng)用方法如下：將粗細(xì)集料、礦粉、纖維置于155℃烘箱中，烘干至恒重，時間為4小時，用恒溫烘箱將瀝青加熱至165℃，加入到已預(yù)熱好的粗細(xì)集料中，用拌和機(jī)拌和60s，加入礦粉與制備的二元復(fù)合相變材料，繼續(xù)拌和180s，制得瀝青混合料，按照標(biāo)準(zhǔn)方法壓實(shí)成型馬歇爾試件，測量相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

將上述混合料按試驗(yàn)規(guī)程要求壓實(shí)成型試件，養(yǎng)護(hù)脫模后，得瀝青路面的定形相變隔熱降溫材料。

相關(guān)技術(shù)性能為：相變材料的相變溫度為52.4℃，相變潛熱為119j/g，與不摻相變材料試件相比，試件表面溫度降幅達(dá)3.8℃，動穩(wěn)定度為3210次/mm。

實(shí)施例2

定形相變隔熱降溫材料由以下物質(zhì)組成：粗集料70％，細(xì)集料9％，礦粉9％，二元定形復(fù)合相變材料6.7％，瀝青4.9％，纖維0.4％

粗集料、細(xì)集料為石灰?guī)r：二元定形復(fù)合相變材料為硬脂酸+棕櫚酸/膨脹珍珠巖，所述瀝青為70#基質(zhì)瀝青，所述礦粉為石灰石粉，所述纖維為玄武巖纖維

二元定形復(fù)合相變材料的制備方法為：將膨脹珍珠巖置于干燥箱中干燥5h，以質(zhì)量比硬脂酸：棕櫚酸：膨脹珍珠巖＝2:3:2.5將相變材料、礦物基放入錐形瓶內(nèi)，置于磁力攪拌鍋中，保持90℃下水浴攪拌。30min后將循環(huán)水式真空泵打開，錐形瓶內(nèi)壓力抽空至0.01兆帕。1小時后，完成真空吸收。關(guān)閉真空泵，移除錐形瓶活塞。30min后，關(guān)閉磁力攪拌鍋，將復(fù)合相變材料置于濾紙上在90℃恒溫干燥箱中過濾24小時。自然冷卻后磨細(xì)過100目篩，備用。

上述定形相變隔熱降溫材料的應(yīng)用方法如下：

將集料、礦粉、二元定型符合相變材料、纖維置于155℃烘箱中，烘干至恒重，時間為4小時，用恒溫烘箱將瀝青加熱至165℃，加入到已預(yù)熱好的粗細(xì)集料和相變材料中，用拌和機(jī)拌和60s，加入礦粉，繼續(xù)拌和180s，制得瀝青混合料，按照標(biāo)準(zhǔn)方法壓實(shí)成型馬歇爾試件，測量相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

將上述混合料按試驗(yàn)規(guī)程要求壓實(shí)成型試件，養(yǎng)護(hù)脫模后，得瀝青路面的定形相變隔熱降溫材料。

相關(guān)技術(shù)性能為：相變材料的相變溫度為52.1℃，相變潛熱為122j/g，與不摻相變材料試件相比，試件表面溫度降幅4.1℃，動穩(wěn)定度為3381次/mm。

實(shí)施例3

定形相變隔熱降溫材料由以下物質(zhì)組成：粗集料70％，細(xì)集料9％，礦粉8.5％，二元定形復(fù)合相變材料7.2％，瀝青4.9％，纖維0.4％

粗集料、細(xì)集料為石灰?guī)r：二元定形復(fù)合相變材料為硬脂酸+棕櫚酸/膨脹珍珠巖，所述瀝青為70#基質(zhì)瀝青，所述礦粉為石灰石粉，所述纖維為玄武巖纖維

二元定形復(fù)合相變材料的制備方法為：將膨脹珍珠巖置于干燥箱中干燥5h，以質(zhì)量比硬脂酸：棕櫚酸：膨脹珍珠巖＝2:3:2.5將相變材料、礦物基放入錐形瓶內(nèi)，置于磁力攪拌鍋中，保持90℃下水浴攪拌。30min后將循環(huán)水式真空泵打開，錐形瓶內(nèi)壓力抽空至0.01兆帕。1小時后，完成真空吸收。關(guān)閉真空泵，移除錐形瓶活塞。30min后，關(guān)閉磁力攪拌鍋，將復(fù)合相變材料置于濾紙上在90℃恒溫干燥箱中過濾24小時。自然冷卻后磨細(xì)過100目篩，備用。

上述定形相變隔熱降溫材料的應(yīng)用方法如下：

將集料、礦粉、二元定型復(fù)合相變材料、纖維置于155℃烘箱中，烘干至恒重，時間為4小時，用恒溫烘箱將瀝青加熱至165℃，加入到已預(yù)熱好的粗細(xì)集料和相變材料中，用拌和機(jī)拌和60s，加入礦粉，繼續(xù)拌和180s，制得瀝青混合料，按照標(biāo)準(zhǔn)方法壓實(shí)成型馬歇爾試件，測量相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

將上述混合料按試驗(yàn)規(guī)程要求壓實(shí)成型試件，養(yǎng)護(hù)脫模后，得瀝青路面的定形相變隔熱降溫材料。

相關(guān)技術(shù)性能為：相變材料的相變溫度為51.9℃，相變潛熱為132/g，馬歇爾試件降溫達(dá)4.4℃，動穩(wěn)定度為3509次/mm。